钻井液现场有关计算.docx
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钻井液现场有关计算
钻井液现场有关计算
1、表观粘度
公式：
AV=1/2×∮600
式中：
AV——表观粘度，单位。
∮600——600转读数。
2、塑性粘度
公式：
PV=∮600－∮300
式中：
PV——塑性粘度，单位。
∮600——600转读数。
∮300——300转读数。
3、动切力（屈服值）
公式：
YP=×（∮300－PV）
式中：
YP——动切力，单位（Pa）。
PV——塑性粘度，单位。
∮300——300转读数。
例题1：
某钻井液测得∮600=35，∮300=20，计算其表观粘度、塑性粘度和屈服值。
解：
表观粘度：
AV=1/2×∮600=1/2×35=（）
塑性粘度：
PV=∮600－∮300=35－20=15（）
屈服值：
YP=×（∮300－PV）
=×（20－15）=（Pa）
答：
表观粘度为，塑性粘度，屈服值为。
4、流性指数（n值）
公式：
n=×lg（∮600÷∮300）
式中：
n——流性指数，无因次。
∮600——600转读数。
∮300——300转读数。
5、稠度系数（k值）
公式：
k=×∮300/511n
式中：
k——稠度系数，单位（。
n——流性指数。
∮300——300转读数。
例题2：
某井钻井液测得∮600=30，∮300=18，计算流性指数，计算稠度系数。
解：
n=×lg（∮600/∮300）
=×lg（30/18）=
K=×∮300/511n
=×18/
=（）
答：
流性指数是。
稠度系数为。
6、现场浓度计算
处理剂质量（t）
浓度（%）=——————————×100%
欲配处理剂溶液体积（m3）
例题3：
欲配制聚合物胶液5m3，加KPAM25kg，NPAN75kg，问其胶液浓度为多少
解：
根据公式计算
浓度（%）=（25+75）/5000×100%=2%
答：
胶液浓度为2%。
例题4：
欲配制浓度为%的聚合物胶液5m3，KPAM:
NPAN=1:
2，问需用KPAM、NPAN各多少公斤
解：
聚合物质量=%×5=（t）=75（kg）
KPAM=75/（1+2）×1=25（kg）
NPAN=75/（1+2）×2=50（kg）
答：
需用KPAM25kg，NPAN50kg。
7、溶液浓度的计算
W1
ω=—————×100%
W1+W2
ω——百分比浓度，单位%。
W1——溶质质量，单位g。
W2——溶剂质量，单位g。
例题5：
配制某种钻井液需要溶解50g的NaCl于150g水中，求溶液中NaCl的质量分数。
根据公式：
ω=[W1÷（W1+W2）]×100%得：
ω=[50÷（50+150）]×100%
=25%
答：
溶液中NaCl的质量分数为25%。
8、浓度稀释计算
根据公式：
W浓ω浓=W稀ω稀
W稀=W浓ω浓÷ω稀
因为：
W水=W稀－W浓
所以：
W水=W浓（ω浓÷ω稀-1）
式中：
W水——加水量。
W浓——稀释前的量。
ω浓——稀释前浓度，单位%。
ω稀——稀释后浓度，单位%。
例题6：
欲将10m3浓度为20%的烧碱水稀释至5%，需加水多少
解：
根据公式W水=W浓（ω浓÷ω稀-1）得：
W水=10（20%÷5%-1）=30（m3）
答：
需加水30m3。
例题7：
欲将100kg质量分数20%的烧碱水稀释至5%，需加水多少千克
根据公式：
W水=W浓（ω浓÷ω稀-1）得：
W水=100（20%÷5%-1）
=300kg
答：
需加水300kg。
9、现场干粉处理剂加量计算
处理剂加量（t）=处理剂质量浓度（%）×钻井液量（m3）
10、井筒钻井液量计算
公式：
V井=1/4×π×D2×H
式中：
V井——钻井液量，单位m3。
π——圆周率，为。
D——钻头直径，单位m。
H——井深，单位m。
11、井眼钻具外环空钻井液量计算
V环=1/4×π×（D2－d2）×H
式中：
V环——钻井液量，单位m3。
π——圆周率，为。
D——钻头直径，单位m。
d——钻头直径，单位m。
H——井深，单位m。
12、环空返速计算
（一般216mm井眼1~，311mm井眼~）
公式：
Va=×Q/（D2－d2）
式中：
Va——环空返速，单位m/s。
Q——排量，单位l/s。
D——钻头直径，单位cm。
d——钻具直径，单位cm。
13、钻井液循环周计算
井筒钻井液量（m3）+地面循环钻井液量（m3）
T循环=———————————————————
Q×60÷1000
T循环——循环周时间，单位min。
Q——排量，单位l/s。
例题8：
某井用∮216mm钻头钻进至井深2850m，钻杆外径∮127mm，内径∮，欲按循环周提高钻井液密度，计算循环一周钻井液所需的时间（地面循环罐内钻井液总体积为108m3，排量为38l/s）
解：
T循环=（V地面+V井－V钻杆）÷（60Q÷1000）
=｛108+（××2850÷4）－［×（－）×2850÷4］｝÷（60×38÷1000）
=（108+－）÷
=（min）
答：
循环一周钻井液所需的时间为。
14、油气上窜速度（迟到时间法）
H钻头
V=（H油－———×t）÷t静
t迟
式中：
V——油气上窜速度，单位m/h。
H油——油气层顶部，单位m。
H钻头——钻头位置，单位m。
t迟——迟到时间，单位min。
t静——停泵总静止时间，单位h。
t——从开泵到见到油气时间，单位min。
或：
油气上窜速度（相对时间法）
H油×t1－△h×t2
V=——————————
t静（t1＋t2）
式中：
V——油气上窜速度，单位m/h。
H油——油气层顶部，单位m。
△h——油层厚度，单位m。
t1——循环时油气显示时间，单位min。
t2——从开泵到见到油气时间，单位min。
t静——停泵总静止时间，单位h。
例题9：
某井16日18：
00钻至井深4125m，循环至
19：
00短起下钻，22：
30开泵循环测后效，49min测得钻井液密度下降，气测全烃值升高，计算油气上窜速度（已知：
油顶3975m，4125m迟到时间为52min，循环排量为35l/s）
解：
V=（H油－H钻头÷t迟×t）÷t静
=（3975－4125÷52×49）÷
=（m/h）
答：
油气上窜速度为h。
15、迟到时间的计算
公式：
t迟=×V环÷Q
式中：
t迟——从井底上返时间，单位min。
V环——环空钻井液体积，单位m3。
Q——循环排量，单位l/s。
例题10：
某井用∮216mm钻头钻进至井深3850m，钻杆外径∮127mm，计算该井迟到时间（排量为38l/s）
解：
V环=1/4×π×（D2－d2）×H
=1/4××－×3850
=（m3）
t迟=×V环÷Q
=×÷38
=（min）
答：
该井迟到时间。
16、提高钻井液密度计算
V原ρ加（ρ重－ρ原）
W加=———————————
ρ加－ρ重
式中：
W加——加重材料用量，单位t。
V原——欲加重钻井液体积，单位m3。
ρ加——加重材料的密度，单位g/cm3。
ρ重——钻井液欲加重至密度，单位g/cm3。
ρ原——原钻井液的密度，单位g/cm3。
例题11：
某井在打开油层前，共有密度为cm3的钻井液200m3，现根据油层压力欲将密度提高到cm3，问需用密度为cm3的加重剂重晶石多少吨
解：
根据公式
W加=[V原ρ加（ρ重－ρ原）]/（ρ加－ρ重）
=[200××（－）]/（－）
=（t）
答：
需用密度为cm3的加重剂重晶石。
17、混入钻井液密度计算
V原×ρ原＋V混×ρ混
ρ=———————————
V原＋V混
式中：
ρ——混入后钻井液密度，单位g/cm3。
V原——原钻井液体积，单位m3。
ρ原——原钻井液密度，单位g/cm3。
V混——欲混入钻井液体积，单位m3。
ρ混——欲混入钻井液密度，单位g/cm3。
18、压井钻井液密度计算
P立＋P安全
ρ加重=ρ原＋———————
×H
式中：
ρ加重——压井钻井液密度，单位g/cm3。
ρ原——原钻井液密度，单位g/cm3。
P立——关井后立管压力，单位MPa。
P安全——安全附加压力，单位MPa。
油井安全附加压力为：
~MPa，气井安全附加压力为：
3~5MPa。
或：
P立
ρ加重=ρ原＋——————＋ρ安全
×H
ρ加重——压井钻井液密度，单位g/cm3。
ρ原——原钻井液密度，单位g/cm3。
P立——关井后立管压力，单位MPa。
ρ安全——安全附加系数，单位g/cm3。
油井安全附加系数为：
~g/cm3，气井安全附加系数为：
~g/cm3。
例题12：
某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。
已知井深3200m，井内钻井液密度cm3。
关井10min后测得关井立压5MPa，求压井密度
解：
ρ加重=ρ原+P立÷×H）+ρ安全
=+5÷×3200）+
≈（g/cm3）
答：
压井钻井液密度为cm3。
例题13：
某井在钻进时发生溢流关井，溢流物为天然气。
已知井深3200m，井内钻井液密度cm3。
关井10min后测得关井立压5MPa，求压井密度
解：
ρ加重=ρ原+（P立＋P全）÷×H）
=+（5＋5）÷×3200）
≈（g/cm3）
答：
压井钻井液密度为cm3。
19、计算钻井液密度
ρ=102×（Pp+Pe）÷H
式中：
ρ——钻井液密度，单位g/cm3。
Pp——地层压力，单位MPa。
Pe——安全附加压力，单位MPa。
H——井深，单位m。
例题14：
已知地层压力Pp=34MPa，压力附加值Pe=3MPa，井深H=3200m，计算钻井液密度。
解：
ρ=102×（Pp+Pe）/H
=102×（34+3）/3200
=（g/cm3）
答：
钻井液密度为cm3。
20、膨润土含量计算
膨润土含量（g/l）=×消耗亚甲基兰溶液体积（ml）÷取钻井液体积（ml）
21、钻井液固相含量有关计算
含水体积（%）=蒸馏出水的体积÷取钻井液体积×100%
含油体积（%）=蒸馏出油的体积÷取钻井液体积×100%
固相含量（%）=100%－含水体积（%）－含油体积（%）
例题15：
某井为淡水混油钻井液，固相平均密度为cm3，取20ml钻井液蒸出15ml水和油。
计算此钻井液的总固相、油、水、加重剂体积分数。
（重晶石密度为cm3，粘土密度为cm3。
）
解：
ф水=15/20×100%=75%
ф油=20×100%=8%
ф固=100%-75%-8%=17%
ф加重剂=（ρ固－ρ低）÷（ρ加－ρ低）×ф固
=（－）÷（－）×17%=%
答：
钻井液得总固相、油、水、加重剂的体积分数分别为17%、8%、75%和%。
22、计算岩屑密度
ρD=1÷（2－ρs）
式中：
ρD——岩屑密度，单位g/cm3。
ρs——岩屑筛选后加入密度计中使其读数为，加满淡水后的读数。
例题16：
某地层岩屑筛选后加入密度计中使其读数为，加满淡水后读数为，求其密度
解：
根据公式：
ρD=1/（2－ρs）得：
=1/（2－）
=（g/cm3）
答：
其密度为cm3。
23、岩屑输送比（净化系数，要求>）
RT=1－VS÷Va
式中：
RT——岩屑输送比。
VS——岩屑滑落速度，单位m/s。
Va——环空返速，单位m/s。
24、岩屑滑落速度（要求≤）
公式：
Vs=×D（ρ－ρ′）÷（ρ′×FV）
式中：
Vs——岩屑滑落速度，单位m/s。
D——岩屑直径，单位mm。
ρ——岩屑密度，单位g/cm3。
ρ′——钻井液密度，单位g/cm3。
FV——表观粘度，单位。
例题17：
某井钻进时测得D=12mm，ρ=2.5g/cm3，ρ′=1.2g/cm3，FV=，求该井岩屑滑落速度。
Vs=（ρ－ρ′）（ρ′FV）
=×12（－）（×16）
=（m/s）
答：
该井岩屑滑落速度是0.379m/s。
25、环空剪切速率计算
γ1=1200×Va÷（D－d）
式中：
γ1——环空剪切速率，单位s-1。
Va——环空返速，单位m/s。
D——钻头直径，单位cm。
d——钻具直径，单位cm。
26、管内剪切速率计算
γ2=1200×V÷D
式中：
γ2——管内剪切速率，单位s-1。
V——管内速度，单位m/s。
D——管具内径直径，单位cm。
27、泥饼粘附系数计算
公式：
Kf=M××10-2
式中：
Kf——泥饼粘附系数。
M——扭矩，单位N·m。
28、Z值计算（>808为紊流，<808为层流）
（Dн－Dр）n×Va2-n×ρ
Z=×————————————
500n××K
例题18：
已知井径Dн=21.6cm，钻杆外径Dр=12.7cm，环空返速Va=1.04m/s，钻井液密度ρ=1.18g/cm3，n=，K=，计算Z值。
Z=×（Dн－Dр）n×Va2-n×ρ/500n××K
=×（－）×=1168
答：
Z值为1168。
29、计算K值
PV
K=—————————————————
[12000Va/（Dн－Dр）]n-1
例题19：
已知塑性粘度PV=，n=，环空返速Va=s，井径Dн=，钻杆外径Dр=，计算K值。
K=PV/[12000Va/（Dн－Dр）]n-1
=1075×（－）]=（）
答：
K值是。
30、计算塑性粘度
FV－×YP（Dн－Dр）
PV=——————————————
Va
例题20：
已知环空视粘度FV=，动切力YP=3Pa，井径Dн=，钻杆外径Dр=，环空返速Va=s，计算塑性粘度（PV）。
PV=FV－×YP（Dн－Dр）/Va
=－×3×－/
=（）
答：
塑性粘度是。
31、计算视粘度
YP×（Dн－Dр）
FV=PV+×——————————
Va
例题21：
已知某井钻井液PV=，YP=2Pa，Dн=，Dр=，Va=s，n=，K=，求宾汉流体的视粘度。
FV=PV+×YP×（Dн－Dр）/Va
=15+×2×（－）/
=（）
答：
宾汉流体的视粘度为。
32、计算临界流速20626××K×
Vc=×[————————————]1/（2-n）
（Dн－Dр）n×ρ
Vc——临界流速，单位m/s。
例题22：
某井n=，K=，Dн=，Dр=，ρ=cm3，求临界流速Vc。
Vc=×[20626××K×（Dн－Dр）n×ρ]1/（2-n）
=×[20626×（－）×]1/（）
=（m/s）
答：
该井临界流速是s。
33、当量循环密度
ECD=ρ+Δρ
式中：
ECD——当量循环密度，单位g/cm3。
ρ——钻井液密度，单位g/cm3。
Δρ——静钻井液密度，单位g/cm3。
例题23：
某井钻井液在井底循环时，产生当量循环密度为cm3，钻井液密度为cm3，求静钻井液密度Δρ。
根据公式ECD=ρ+Δρ
Δρ=ECD－ρ
=－
=（g/cm3）
答：
静钻井液密度为cm3。
34、氯离子计算
C（AgNO3）×V（AgNO3）
ρ（Cl-）=—————————×1000×
V样
式中：
ρ（Cl-）——氯离子质量浓度，单位mg/l。
c（AgNO3）——AgNO3标准溶液的摩尔浓度，单位mg/l。
V（AgNO3）——消耗的AgNO3体积，单位ml。
V样——取样品体积，单位ml。
35、钙离子计算
C（EDTA）×V1
ρ（Ca2+）=————————×1000×
V样
式中：
ρ（Ca2+）——钙离子质量浓度，单位mg/l。
C（EDTA）——EDTA标准溶液的摩尔浓度，单位mg/l。
V1——第一次滴定消耗的EDTA体积，单位ml。
V样——取样品体积，单位ml。
36、镁离子计算
C（EDTA）×（V2－V1）
ρ（Mg2+）=————————×1000×
V样
式中：
ρ（Mg2+）——镁离子质量浓度，单位mg/l。
C（EDTA）——EDTA标准溶液的摩尔浓度，单位mg/l。
V1——第一次滴定消耗的EDTA体积，单位ml。
V2——两次滴定消耗的EDTA体积，单位ml。
V样——取样品体积，单位ml。
37、硫酸根离子计算
CBaVBa＋CEDTAVCa-Mg－CEDTAVEDTA
ρ（SO42-）=——————————————×1000×
V样
式中：
ρ（SO42-）——硫酸根离子质量浓度，单位mg/l。
CEDTA——EDTA标准溶液的摩尔浓度。
CBa——钡镁混合液的浓度，单位mol/l。
VBa——加入钡镁液的体积，单位ml。
VCa-Mg——测定水样钙镁消耗EDTA体积，单位ml。
VEDTA——消耗EDTA体积，单位ml。
V样——取样品体积，单位ml。
38、氢氧根、碳酸根、碳酸氢根离子计算
（1）当P=0，M≠0时，只有HCO3-存在
C（HCL）×M
ρ（HCO3-）=————————×1000×
V样
（2）当P=M，时，只有CO32-存在
C（HCL）×2P
ρ（CO32-）=————————×1000×
V样
（3）当P>M时，只有OH-和CO32-存在
C（HCL）×（P－M）
ρ（OH-）=————————×1000×
V样
C（HCL）×2M
ρ（CO32-）=————————×1000×
V样
（4）当PC（HCL）×（M－P）
ρ（HCO3-）=————————×1000×
V样
C（HCL）×2P
ρ（CO32-）=————————×1000×
V样
（5）当M=0，P≠0时，只有OH-存在
C（HCL）×P
ρ（OH-）=————————×1000×
V样
C（HCL）——HCL标准溶液的浓度，单位mol/l。
ρ（OH-）——氢氧根离子的质量浓度，单位mol/l。
ρ（CO32-）——碳酸根离子的质量浓度，单位mol/l。
ρ（HCO3-）——碳酸氢根离子的质量浓度，单位mol/l。
P——酚酞指示剂消耗HCL的体积，单位ml。
M——甲基橙指示剂消耗HCL的体积，单位ml。
V样——取样品体积，单位ml。
39、污染处理计算
Vc×Ma
W=——————×10-3×［C］×V×ф
Va×Mc
式中：
W——消除污染物所需处理剂的质量，单位kg。
Vc——污染物离子化合价。
Ma——处理剂相对分子质量。
Va——处理剂离子化合价。
Mc——污染物相对分子质量。
［C］——污染物离子含量，单位mg/L。
V——污染钻井液体积，单位m3。
Ф——钻井液组分体积数，单位%。
例题24：
某钻井液经组分分析知，水相占75%。
滤液分析知，[Ca++]=1000mg/L，[Mg++]=1800mg/L，钻井液体积为180m3。
理论计算沉除Ca++、Mg++应加纯碱、烧碱各多少千克
解：
[Ca++]=1000mg/L；[Mg++]=1800mg/L；
Ca++、Mg++化合价为+2价，OH-化合价为-1价，CO3=化合价为-2价；相对分子质量Ca=40，Mg=，NaOH=40，Na2CO3=106。
沉除Ca++需加Na2CO3的质量=（2×106）/（2×40）×10-3×1000×180×=358（kg）
沉除Mg++需加NaOH的质量=（2×40）/（1×）×10-3×1800×180×=800（kg）
答：
需加纯碱的质量为358kg，需加烧碱的质量为800kg。
40、环空压降计算
（1）层流时环空压降
公式
θγ×L
ΔPa=×——————
（Dн－Dр）
（2）紊流时环空压降
公式
×ρ××L
ΔPa=×————————————
（Dн－Dр）3（Dн+Dр）
式中：
ΔPa——环空压降，单位mPa。
θγ——剪切速率，单位s-1。
Dн——井径，单位cm。
Dр——钻杆直径，单位cm。
Q——排量，单位l/s。
PV——塑性粘度，单位。
L——井深，单位m。
ρ——钻井液密度，g/cm3。
41、岩屑浓度计算（要求<%）
（Va/Vs）×Ce
Ca=————————
Va/Vs－1＋Ce
式中：
Ca——岩屑浓度。
Va——环空返速，m/s。
Vs——岩屑滑落速度，m/s。
Qc
Ce=——————
Qc＋Q
Qc——每秒产生的岩屑量，l/s。
Q——泵排量，l/s。
例题25：
某井钻井时，测得Va=1.10m/s，Vs=0.35m/s，Qc=0.25L/s，Q=30L/s，求岩屑浓度Ca。
Ce=Qc/（Qc+Q）
=（+30）=1/121
Ca=（Va/Vs）Ce/[（Va/Vs）-1+Ce]
=（）×（1/121）/[（）-1+（1/121）]
=
答：
该井的岩屑浓度是。
42、岩屑量计算
πDн2V×10
Qc=————×—————
400n×3600
式中：
Qc——每秒产生岩屑量，单位l/s。
Dн——钻头直径，单位cm。
V——钻速，单位m/h。
例题26：
已知钻头直径Dн=21.6cm，钻速V=85m/h，计算每秒钟产生的岩屑量Qc（n=1）。
Qc=（πDн2/400）*（V×10/（n×3600））
=（×400）*（85×10/（1×3600））
=（L/s）
答：
岩屑量Qc为0.865L/s。
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